5. Индукционный каротаж

Индукционный каротаж (ИК) это метод ГИС, основанный на возбуждении в среде переменного электромагнитного поля (рабочие частоты лежат в диапазоне 20-60 кГц) и измерении ЭДС, индуцированной вызванными им вихревыми токами в приемной катушке зонда.

Простейший зонд индукционного каротажа состоит из генераторной и приемной катушек (Рисунок 69), оси которых совпадают с осью зонда. За точку записи принимают середину расстояния между катушками.

Переменный ток, пропускаемый через генераторную катушку, создает переменное магнитное поле, индуцирующее вихревые токи в среде, окружающей зонд. Очевидно, что при одинаковом первичном поле сила этих токов пропорциональна проводимости среды.

Магнитное поле в области расположения приемной катушки есть сумма первичного поля, создаваемого генераторной катушкой, и вторичных полей, создаваемых вихревыми токами. Первичное поле компенсируют специально подключенной компенсационной катушкой. Напряженность вторичного поля пропорциональна силе вихревых токов и, следовательно, проводимости горных пород.

Кроме генераторной, приемной и компенсационной катушек индукционные зонды могут содержать фокусирующие катушки. Фокусировка в случае индукционного каротажа может быть двух видов – внешняя и внутренняя. При конструировании внешней фокусировки действие фокусирующих катушек направлено на уменьшение распространения поля в осевом направлении и,

Рисунок 69. Принципиальная схема зонда ИК

таким образом, на исключение влияния вмещающих пород и горизонтальных границ и увеличение вертикальной разрешенности. Внутренняя фокусировка приводит к концентрации поля в области неизмененного пласта и снижению влияния скважины и зоны проникновения на показания прибора. Обозначение зонда ИК включает общее число катушек, букву Ф, если зонд фокусирован, а также длину зонда (например, 6Ф1 – шестикатушечный фокусированный зонд длиной 1 м). Измеряют ЭДС (напряжение) на приемной катушке, получая кажущуюся проводимость, равную к = E/KИ, (7.5) где KИ ˗ коэффициент индукционного зонда. Токовые линии поля, создаваемого индукционным зондом, не пересекают цилиндрических границ скважины и зоны

проникновения. Это позволяет складывать эффекты влияния проводимости отдельных кольцевых проводников, независимых друг от друга, как при параллельном соединении.

В соответствии с теорией геометрических факторов, аналогичной таковой для бокового каротажа, можно записать

_к = G_c _с + G_зп _зп + G_п _п, (7.6)

где Gc, Gзп, Gп ̶ геометрические факторы скважины, зоны проникновения и пласта.

Оценим эффективность измерения индукционным каротажем в условиях различного сопротивления скважины и характера проникновения.

Если оценивать только влияние проводимости, то условие эффективного измерения индукционным каротажем – высокое сопротивление скважины, повышающий характер проникновения и низкое сопротивление пласта. Такие условия складываются при разбуривании терригенного разреза скважиной на нефтяной основе. Вообще, из методов электрометрии в непроводящих скважинах (РНО, сухие) возможно применение только индукционного каротажа. Ведь для измерения электрическими методами (БКЗ, БК и пр.) необходим гальванический контакт между электродами и породой, который в непроводящей скважине невозможен.

Успешная внутренняя фокусировка современных зондов индукционного каротажа дает возможность эффективного измерения индукционным каротажем в хорошо проводящих скважинах, радикально снижая геометрический фактор скважины. Поэтому индукционный каротаж и его модификации являются основным методом определения сопротивления терригенных коллекторов. Однако зоны проникновения большого диаметра могут ограничивать эффективность измерения индукционным каротажем даже в условиях повышающего проникновения. В этом случае возникает необходимость внесения поправок за наличие зоны проникновения.

Часть энергии вихревых токов при распространении их в среде преобразуется в тепловую энергию и амплитуда поля падает. Такое явление называется скин-эффектом и должно учитываться при расчете сопротивления по данным индукционного каротажа (вводится специальная поправка). Поскольку нагревание среды пропорционально ее проводимости, скин-эффект значительнее в проводящих средах.